仿生场地表征 —— 面向轻型设备钻探

用于场地调查活动(如钻孔机)的设备通常庞大且重量级，以提供足够的惯性质量来克服土壤的滞后阻力。大型重型设备带来的挑战包括：现场可达性有限的场地(如城市中心、植被区域、受高度限制的地点以及软土和陡坡)，以及大型设备搬运到项目现场造成的碳排放占场地调查总碳足迹的显著比例。成功开发自钻技术将对地质现场调查产生巨大影响，涵盖现场试验性能、仪器安装等无需重型设备的方面。过去十年间，仿生地质工程领域的研究加速发展，其核心理念是：某些动物和植物发展出高效的策略，类似于地质工程中的技术。本文综述了仿生场地调查的最新进展，包括通过修改尖端形状来降低滞后阻力、在探头尖端附近扩大轴向截面、应用旋转和振动等运动、注入流体和生成临时锚力产生反力等自钻技术。已实验测试的原型实例被重点介绍。然而，仍存在着测试在更广泛条件下的挑战、结果解释不清以及硬件开发需求，以实现面向实际应用的、可实用的轻型设备，能够为地质设计提供有用数据。